葡萄糖酸鈉(GS)制備生物發(fā)酵法

[db:作者] / 2023-01-11 00:00

葡萄糖酸鈉(GS)

[物化性質(zhì)]又稱葡酸鈉、五羥基己酸鈉。白色或淡黃色結(jié)晶粉末，在水中的溶解度20℃時為60%，50℃時為85%，80℃時為133%，100℃時為160%。微溶于醇，不溶于醚。

[制備方法]葡萄糖酸鈉的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是生物發(fā)酵法，工業(yè)上的化學方法主要有過氧化氫氧化法、多相催化氧化法、次氯酸鈉氧化法、電解氧化法等。

(1)生物發(fā)酵法

該法有真菌發(fā)酵和細菌發(fā)酵工藝，另外還有固定細胞發(fā)酵法等，其中較普遍采用的是黑曲霉菌發(fā)酵制葡萄糖酸鈉的工藝。該方法是在240～300g/L的葡萄糖溶液中加入一定量的營養(yǎng)物質(zhì)，滅菌，冷卻至適宜溫度，接種體積比為10%的黑曲霉種子液，開動攪拌和通氣流，調(diào)整發(fā)酵液的pH值維持在6.0～6.5，溫度保持在32～34℃，發(fā)酵過程中滴加消泡劑，以消除發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的泡沫。整個發(fā)酵過程約需20h，當殘?zhí)墙抵?g/L時，可以認為發(fā)酵結(jié)束。菌體與發(fā)酵液分離后，發(fā)酵液經(jīng)真空濃縮、結(jié)晶可得到葡萄糖酸鈉晶體，或經(jīng)噴霧干燥后制提葡萄糖酸鈉粉狀產(chǎn)品。

該方法具有發(fā)酵速度快、發(fā)酵易于控制，產(chǎn)品易提取等特點，但同時也有一定缺陷，如產(chǎn)品色澤不易控制、無菌化要求程度高等。

以甘蔗廢糖蜜發(fā)酵法生產(chǎn)葡萄糖酸鈉為例。

①甘蔗廢糖蜜預處理廢糖蜜中由于含有大量的灰分和膠體及重金屬離子，發(fā)酵前應(yīng)進行適當?shù)奶幚?，采用六氰合鐵酸鹽(Hexacyanoferrate，簡稱HCF)處理甘蔗廢糖蜜，具體步驟為取廢糖蜜1kg，用去離子水稀釋5倍，活性炭進行脫色處理。之后加入HCF315mmol/L，調(diào)pH值為4.0～4.5，80℃加熱15min。所得沉淀物為含重金屬離子的復合物，過濾除去，所得濾液即為可發(fā)酵碳源。根據(jù)葡萄糖含量調(diào)整至相當于適當濃度的葡萄糖

②黑曲霉麩曲的制備取新鮮麩皮，用60目篩子篩去細粉，以減少淀粉含量。將麩皮加入一定量水，拌勻至無干粉又無結(jié)團現(xiàn)象。拌勻后，分裝到三角瓶中，0.1MPa滅菌30min，趁熱搖散，冷卻至35℃，培養(yǎng)1d。未發(fā)現(xiàn)氣味異常或染菌，即可使用。在無菌室中，于無菌操作條件下，每一個三角瓶中接入5環(huán)已劃好的斜面菌種孢子，于30～32℃培養(yǎng)16～20h后，有白色小菌落在麩皮上出現(xiàn)，再培養(yǎng)24～30h后可看到培養(yǎng)基結(jié)成塊狀，菌絲生長旺盛。搖瓶時必須充分搖勻，使結(jié)塊的培養(yǎng)基疏散，鋪平后，繼續(xù)扣瓶培養(yǎng)。待長出的黑色孢子布滿豐盛后，即可使用。

③發(fā)酵

a.預處理后的甘蔗廢糖蜜加入一定量營養(yǎng)鹽KH2PO4，MgSO4·7H2O，0.015%玉米漿。待充分溶解定容后加入10～20mL泡敵(pH值自然)，121℃滅菌17min，冷卻至35℃，pH值5.5～6.5備用。

b.向罐中接入30g長有黑曲霉孢子的麩曲(向上述500mL麩曲瓶中加入200mL無菌水，拌勻)，通入無菌空氣1～210vvm[空氣流量單位：單位時間(min)單位液體體積內(nèi)通入的標態(tài)下空氣體積]，罐壓為0.1MPa，保證溶氧超過50%，攪拌轉(zhuǎn)速為300～400r/min，溫度為30～35℃。

c.當殘?zhí)堑陀?.5%時發(fā)酵結(jié)束。

④提取

a.發(fā)酵結(jié)束后，將料液通過小型板框過濾機，除去發(fā)酵液中的菌體及其懸浮固體雜質(zhì)。

b.將料液加熱至80℃，再向其中加入0.5%的活性炭(糖用)，緩慢攪拌30min，濾出活性炭，得澄清發(fā)酵液，用NaOH調(diào)節(jié)pH值為6。

c.真空濃縮蒸發(fā)儀將料液濃縮到合適的濃度(50%～80%)，靜置5～8h，料液中便有葡萄糖酸鈉晶體析出(也可向其中加入少量晶種)。

d.抽濾、干燥即得較為純凈的產(chǎn)品。剩余母液可重復上述結(jié)晶過程再次處理。

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